黃文濤 李 鵬

（河南華東工控技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450001）

1 設(shè)備概況

稱量罩是一種用于制藥、微生物研究和科學(xué)實驗等場所專用的局部凈化設(shè)備，它提供一種垂直單向氣流，部分潔凈空氣在工作區(qū)循環(huán)，部分排出至附近區(qū)域，使工作區(qū)產(chǎn)生負(fù)壓，防止交叉污染，用于保證工作區(qū)的高潔凈度環(huán)境。

2 結(jié)構(gòu)特征與工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)特征

箱體采用50mm 型紙蜂窩加芯板，可見表面為δ≥1.2mm的304 不銹鋼材質(zhì)，不可見面采用0.5mm 彩鋼板。箱體內(nèi)工作壓力為1 000Pa 時，泄漏率≤1%；設(shè)置密閉式檢修門；選用G4 初效、F8 袋式中效、H14 高效過濾器。保證設(shè)備有效區(qū)潔凈度達(dá)D級；回風(fēng)口選用δ=1.2mm 的304 沖孔不銹鋼材質(zhì)，送風(fēng)口經(jīng)均流膜垂直送入室內(nèi)。本設(shè)備由工作區(qū)、回風(fēng)箱體、風(fēng)機(jī)箱體、出風(fēng)箱體及外箱體幾部分拼裝而成。

控制面板位于設(shè)備內(nèi)部工作區(qū)正面，控制面板采用西門子寬屏HMI，在回風(fēng)夾道裝有四個壓差傳感器，對應(yīng)專門的均流膜，初、中、高效過濾器的阻力。在控制面板下側(cè)有一排開關(guān)插座，最左邊一個開關(guān)控制本設(shè)備的照明燈；其余為220V，10A 和380V，16A 開關(guān)插座用于稱量設(shè)備的臨時取電。設(shè)備的動力及控制箱均放置于技術(shù)夾層內(nèi)，除維修與保養(yǎng)時由專門人員檢修，其余皆不接觸操作人員，保證了操作人員的安全。均流及送風(fēng)面板采用歐洲先進(jìn)技術(shù)的高分子材料，具有阻力低、氣流均勻及高透光性。正常工作時約有10%～15%的空氣經(jīng)出風(fēng)板均流膜處理后排至箱體外，可保證工作區(qū)域內(nèi)相對潔凈室負(fù)壓，從而保證室內(nèi)人員及環(huán)境的安全。

2.2 工作原理

本設(shè)備采用垂直單向流的氣流形式，回風(fēng)先要通過初效及中效過濾器的預(yù)過濾，將氣流中的大顆粒粉塵粒子處理掉，以起到保護(hù)高效過濾器的作用。經(jīng)過預(yù)處理后的空氣，在離心風(fēng)機(jī)提供的壓力下，通過高效過濾器，使之達(dá)到D 級潔凈度要求。潔凈氣流被送至送風(fēng)箱體內(nèi)，85%～90%通過均流送風(fēng)網(wǎng)板，形成均勻的垂直送風(fēng)氣流，10%～15%則通過風(fēng)量調(diào)節(jié)板排出設(shè)備。所有氣流均經(jīng)過高效過濾器處理，所以送風(fēng)、排風(fēng)均不帶殘余粉塵，避免了二次污染。由于在工作區(qū)域形成穩(wěn)定的單向流，在此區(qū)域中散發(fā)的粉塵，會在單向氣流的影響下，隨著流線而被初、中效過濾器所捕集。設(shè)備帶有10%～15%的排風(fēng)，從而形成相對與外部環(huán)境的負(fù)壓，從一定程度上保證了此區(qū)域內(nèi)的粉塵不會擴(kuò)散至室外，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

3 負(fù)壓稱量罩自控系統(tǒng)的實現(xiàn)3.1 空氣凈化

一般的潔凈間空間系統(tǒng)中，空氣化處理采用空氣過濾器。通常情況下，安裝初效過濾器和中效過濾器后，空氣潔凈度可以達(dá)到10 000 級。而對于超凈要求的潔凈間還應(yīng)安裝高效過濾器。這樣，空氣潔凈度可以達(dá)到更高。過濾器長期使用時，濾料上沉附的灰塵將慢慢增加，這樣會增大氣流阻力，影響整個空調(diào)系統(tǒng)的運行。因此，工程上應(yīng)對過濾器的氣流阻力變力進(jìn)行自動檢測和報警。本系統(tǒng)在初效、中效、高效過濾器及均流膜各設(shè)置一差壓變送器，信號反饋PLC 和HMI 設(shè)定上下限運算比較后出發(fā)報警，以便及時清理或更換。

3.2 溫度控制

本設(shè)備溫濕度控系統(tǒng)采用非傳統(tǒng)PID 算法PWM 技術(shù)，脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在測量、通信、功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM 是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。采樣后，根據(jù)溫差的大小進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)，輸出轉(zhuǎn)化得到一個空調(diào)工作時間及占空比。例如溫差大，空調(diào)工作時間就長；溫差小，工作時間就短。程序采用的是粗調(diào)和微控兩段式控制方式。在粗控調(diào)階段，占空比恒為一；在微控制階段，占空比就根據(jù)溫差不停地變化。實際是一套比例隨機(jī)可調(diào)的控制系統(tǒng)，可良好控制溫度在18-26℃范圍內(nèi)，濕度在45-65%。

3.3 風(fēng)速控制

本設(shè)備風(fēng)速控制系統(tǒng)采用S7-200 內(nèi)部PID 控制指令，輸出調(diào)節(jié)變頻器的頻率，進(jìn)而控制風(fēng)速，風(fēng)速傳感器作為信號采集裝置，反饋工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號4-20MA 給PLC，和HMI 設(shè)定的目標(biāo)值比較后，經(jīng)過內(nèi)部PID 運算通過模擬量輸出模塊控制變頻器頻率給定信號，平滑調(diào)速控制風(fēng)機(jī)運行。良好地控制風(fēng)速在0.35-0.5m/s 范圍內(nèi)。

3.4 其它控制與空調(diào)節(jié)能

（1）風(fēng)機(jī)故障報警。傳統(tǒng)檢查單純通過變頻器工作狀態(tài)來判斷，但由于風(fēng)機(jī)本身等原因無法準(zhǔn)確判斷，本系統(tǒng)通過檢測風(fēng)機(jī)的風(fēng)流狀態(tài)及電氣反饋觸點綜合判斷風(fēng)機(jī)是否正常工作。若因電機(jī)燒毀或皮帶松動等原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，應(yīng)立即報警。（2）節(jié)能程序及輔助判斷及記憶程序。由于計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使節(jié)能控制成為現(xiàn)實。除了上述對空調(diào)系統(tǒng)工藝特點實施的節(jié)能控制手段外，計算機(jī)控制還可實現(xiàn)最佳啟?？刂啤２僮魅藛T的記錄及設(shè)備工作狀態(tài)的記錄功能，便于檢修設(shè)備狀態(tài)分析。

4 結(jié)束語

負(fù)壓稱量罩自控系統(tǒng)在醫(yī)藥行業(yè)得到了成功應(yīng)用，通過外圍傳感器的準(zhǔn)確檢測及內(nèi)部智能控制程序控制變頻調(diào)速，使該設(shè)備提供一種垂直單向氣流，部分潔凈空氣在工作區(qū)循環(huán)，部分排出至附近區(qū)域，工作區(qū)產(chǎn)生負(fù)壓，防止交叉污染，用于保證工作區(qū)的高潔凈度環(huán)境及人員安全。避免了操作人員的誤操作，減輕操作人員勞動強度，減少維護(hù)人員維護(hù)量，整體提高了工作效率。該智能控制系統(tǒng)為以后系統(tǒng)升級為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供通信接口。

[1]西門子人機(jī)界面（觸摸屏）組態(tài)與應(yīng)用技術(shù).